從接地方式上談數(shù)據(jù)中心的供電系統(tǒng)

    數(shù)據(jù)中心的所有設備運轉都離不開電，研究數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)非常有意義。在如今倡導綠色、節(jié)約能源的大背景下，優(yōu)化數(shù)據(jù)中心的供電系統(tǒng)是一種主要的節(jié)約能源的方式。其實很多人對供電系統(tǒng)并不了解，不知道其工作的基本原理。對于一個數(shù)據(jù)中心的技術人員來講，掌握數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的原理和使用方式，是最基本的技能，不可能每個數(shù)據(jù)中心都有專門的電工來維護供電系統(tǒng)，對于很多中小型的數(shù)據(jù)中心，根本沒有資金再去單獨聘用電工，所以掌握一些基本的供電知識是非常必要的，這對于日常維護數(shù)據(jù)中心，以及在緊急故障情況下，縮短業(yè)務恢復的時間都是非常有益的。本文將對數(shù)據(jù)中心的供電系統(tǒng)做個簡單介紹。

    數(shù)據(jù)中心也是建筑，繼承了建筑工程供電使用的基本供電系統(tǒng)，有三相三線制，三相四線制等。根據(jù)各種保護方式、術語概念、低壓配電系統(tǒng)，按接地方式的不同，國際電工委員會將供電系統(tǒng)分為三大類：TT 系統(tǒng)、TN系統(tǒng)、IT系統(tǒng)。TT系統(tǒng)是指將電氣設備的金屬外殼直接接地，負載側設備不帶電的金屬外殼與大地連接，但與電源側配電變壓器中性點沒有直接電氣連接，也稱為保護接地系統(tǒng)，其中第一個符號T表示電力系統(tǒng)中性點直接接地；第二個符號T表示負載設備外露不與帶電體相接的金屬導電部分與大地直接聯(lián)接，而與系統(tǒng)如何接地無關。TT系統(tǒng)接地耗材比較多，還需要增加額外的漏電保護器，低壓斷路器不一定能跳閘，易出現(xiàn)危險，所以TT系統(tǒng)一般用于臨時的供電，安全性不高，很少適用于數(shù)據(jù)中心，即使應用也僅作為臨時的備用供電系統(tǒng)使用。TN系統(tǒng)是將電氣設備的金屬外殼與工作零線相接的保護系統(tǒng)，也稱作接零保護系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的特點是一旦設備出現(xiàn)外殼帶電，接零保護系統(tǒng)能將漏電電流上升為短路電流，立即引起熔斷器的熔絲會熔斷，使故障設備斷電，非常安全，TN系統(tǒng)也比較節(jié)省材料，保護零線和工作零線可以做到一起，如果工作零線還作為零保護線，也稱作保護中性線。此時由于三相負載不平衡，工作零線上有不平衡電流，有對地電壓，這樣與保護線所聯(lián)接的電氣設備金屬外殼有一定的電壓，這種情況僅適用于三相負載基本平衡的情況。如果將工作零線和保護零線分開，就不用關心三相負載不均的問題，這種供電方式比較可靠，適用于中小型的數(shù)據(jù)中心，總耗電量比較低的數(shù)據(jù)中心。IT系統(tǒng)是三相三線式接地系統(tǒng)，其中的I表示電源側沒有工作接地，或經(jīng)過高阻抗接地，T表示負載側電氣設備進行接地保護，沒有中型線N，只有有線電壓380V和無相電壓220V，保護接地線PE各自獨立接地。IT供電可靠性高、安全性好，是數(shù)據(jù)中心最重要的供電方式。我們常說IT系統(tǒng)、IT民工，不僅是用IT來代表信息行業(yè)的一個特點，其實信息系統(tǒng)（包括數(shù)據(jù)中心）的供電系統(tǒng)也叫IT系統(tǒng)。使用IT方式供電，即使電源中性點不接地，一旦設備漏電，單相對地漏電流依然很小，不會破壞電源電壓的平衡，使用安全度高。

    從以上的介紹中不難看出，三類供電系統(tǒng)最大的區(qū)別在于接地方式的不同上，采用不同的接地方式?jīng)Q定了整個供電系統(tǒng)的獨自特點。IT系統(tǒng)是目前數(shù)據(jù)中心使用最為廣泛的供電方式，這也是為何我們將信息處理都統(tǒng)一稱為IT的一個原因，而不僅僅是Information Technology的縮寫。用于數(shù)據(jù)中心的供電系統(tǒng)，其允許輸入的電壓和頻率的波動范圍要相當寬，典型值分別為380/220的15%左右和50Hz的10%左右，IT系統(tǒng)很好地確保了這點。不過IT系統(tǒng)也有不足，IT系統(tǒng)不能配出中性線N，因此它不適用于擁有大量單相設備的數(shù)據(jù)中心，還有就是當供電距離很長時，供電線路對大部分的分布電容就比較大了。當負載發(fā)生短路故障或漏電使設備外殼帶電時，漏電電流經(jīng)大地形成架路，保護設備不一定動作，這是比較危險的，所有IT系統(tǒng)只有在供電距離不長時才比較安全。由此可見，不管哪種供電系統(tǒng)，都有其使用的優(yōu)點和缺點，需要根據(jù)實際使用情況綜合評估使用哪種方式，從已經(jīng)應用的情況來看，數(shù)據(jù)中心還是以IT系統(tǒng)為主。

    供電系統(tǒng)是整個數(shù)據(jù)中心的動力來源，相當于一個人的“心臟和血管”，負責把能量輸送到數(shù)據(jù)中心里的每一臺設備，供電系統(tǒng)能夠正常工作，是其它所有系統(tǒng)能夠正常工作的前提和基礎，所以保證數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的安全可靠運行是尤為重要的。三種供電方式，只有IT方式可靠性最高，因此成為了數(shù)據(jù)中心里應用最為廣泛的供電方式。雖然和TT、NT相比，IT系統(tǒng)的建設成本最高，但是也最安全，最穩(wěn)定。在數(shù)據(jù)中心的建設成本中，供電系統(tǒng)往往是整個數(shù)據(jù)中心投資最大的部分，有時可能達到整體投資的50%，是數(shù)據(jù)中心最為關鍵的部分。建設一個運轉高效的供電系統(tǒng)，對于數(shù)據(jù)中心在整個生命周期里安全運行都是非常必要的。建設高效的供電系統(tǒng)，意味著可以給數(shù)據(jù)中心運行節(jié)省電能，數(shù)據(jù)中心運行越久，收益就越高，如今的數(shù)據(jù)中心通過各種小的系統(tǒng)優(yōu)化來改善供電，主要有兩個目的：一個是安全性，另一個是節(jié)能。不管如何改變，供電系統(tǒng)的基本永遠不會變，IT系統(tǒng)的三相三線式不會變，所以掌握IT系統(tǒng)的使用特點，可以很快進入到數(shù)據(jù)中心的供電系統(tǒng)維護上來，在此基礎上在去學習其它復雜的技術，比如電路備份、噪聲處理、漏電保護等等，這些都是供電系統(tǒng)的輔助組成部分，和供電有著密切聯(lián)系。<